JP2004084927A - 内公転型差動歯車減速機 - Google Patents
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Abstract
【課題】対向して配され歯数が異なる２個の内歯車と１個の外歯車のバックラッシュを無くす方向に調整することができるとともに、これら歯車間の噛み合い歯面に予圧をかけることができる内公転型差動歯車減速機を提供する。
【解決手段】２個の内歯車４，５の一方の内歯車５は、その位置を固定の基準位置として、他方の内歯車４は、その外径側に形成された嵌合部に軸方向に圧縮手段１０Ａが嵌まり合うことでその内歯車４を外周から圧縮する構造とされ、外歯車６の軸７は、入力軸２の中心ａからずれた位置が中心とされる第２の偏心軸７ｂと、この第２の偏心軸７ｂの中心ｂからずられた位置が中心ｃとされる第３の偏心軸７ｃを有し、入力軸２に対して回転可能に取り付けられる構造とされている。
【選択図】 図１
【解決手段】２個の内歯車４，５の一方の内歯車５は、その位置を固定の基準位置として、他方の内歯車４は、その外径側に形成された嵌合部に軸方向に圧縮手段１０Ａが嵌まり合うことでその内歯車４を外周から圧縮する構造とされ、外歯車６の軸７は、入力軸２の中心ａからずれた位置が中心とされる第２の偏心軸７ｂと、この第２の偏心軸７ｂの中心ｂからずられた位置が中心ｃとされる第３の偏心軸７ｃを有し、入力軸２に対して回転可能に取り付けられる構造とされている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、歯数差に基づいて入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する歯車減速機であり、特に歯数が異なる２個の内歯車と、この２個の内歯車と同時に噛み合う１個の外歯車からなる内公転型差動歯車減速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、切削負荷を受ける工作機械の制御軸の駆動や産業用ロボットの関節等に使用される様な減速装置には、高速、高負荷、大減速比、高い位置決め精度等が求められ、位置決め精度を良くするためにバックラッシュが小さい事が求められる。
【０００３】
歯数差に基づいて入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する歯車減速機としては、従来例として、実公平２−９１５１号が存在する。この実公平２−９１５１号のような歯車減速機は、少ないスペース、少ない部品で、大減速比の減速機構を得ることができるもので、対向して配され歯数が異なる２個の内歯車と、２個の内歯車と同時に噛み合う１個の外歯車と、駆動手段からの駆動力が入力され、この内歯車の中心を回転軸でとする入力軸を備え、上記歯数が異なることによる減速比を得る。また、２個の内歯車と外歯車の軸方向を同じにする。このような歯車減速機は、内公転型差動歯車減速機や偏心差動式減速機と呼ばれる。
【０００４】
また、特開昭６１−８４４３８号や特開平６−１０９１０２号には、内歯車と外歯車とのバックラッシュを無くす方法が記載されている。特開昭６１−８４４３８号には、入力軸の中心をずらすことでバックラッシュを無くす方法が開示され、特開平６−１０９１０２号には、内歯車の外周部にテーパ形状のリングを配し、これをボルトで締め込み、相手歯車とのバックラッシュを除去する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記実公平２−９１５１号のような、対向して配される２個の内歯車と同時に噛み合う１個の外歯車を有する内公転型差動歯車減速機において、これら三者間の軸間距離を調整することがバックラッシュを精密に調整する上で理想的である。すなわち、歯数が異なる２個の内歯車の位置関係、２個の内歯車と外歯車との各々の軸間距離の調整である。特に後者の２個の内歯車と外歯車との各々の軸間距離については、片方の軸間距離を合わせた時にもう一方の軸間距離がずれてしまうことを防止する必要がある。また、サーボモータ等の精密機器に適用される歯車減速機には、初期変形を事前に与えておくと更に力が加えられてもその力による変形量は小さく抑えるために予め加えておく力（予圧）を与えることが通常行われている。この初期変形の抑制効果だけを考えると、予圧は大きいほど高精度が得られるが、反面、予圧が大きいと、効率と寿命の低下を招き、発熱、焼き付き、異常磨耗の原因にもなるため、これらの点からは予圧はできるだけ小さい方が良いこととなり、上記のバランスを考えて予圧の大きさを決め、これを適正予圧として、歯車減速機にこの設定をする。つまり、予圧設定の良否が機械の性能を左右する。
【０００６】
しかしながら、上記実公平２−９１５１号には、２個の内歯車の軸間距離を調整するバックラッシュ調整機構は存在しない。実公平２−９１５１号の主眼は、スリップ機構にあって、バックラッシュ調整機構の必要性にも言及はない。また、従来の公報の図面の第１図のように、駆動軸が片側支持であるため、固定歯車がずれてしまい、正確な位置決め機構としては使えるようなものではない。
【０００７】
特開昭６１−８４４３８号は、入力軸の中心をずらすことでバックラッシュを無くす方法であるが、この方法では、バックラッシュをとるためには、外歯車を少し大きめに作成しないと内歯車の中心と入力軸の中心が合わなくなり、これが合わないとバックラッシュは回転位置の一箇所だけ取れて、その反対側ではバックラッシュがかえって増えることになる。入力軸の中心をずらすと（歯車をずらして固定すると）、固定時にずれたり、固定後に何らかの衝撃でずれたりすることがある。これを防止するためには、入力軸の回転軸と２個の内歯車の回転軸（回転中心）は同軸上に無ければならないが、特開昭６１−８４４３８号の入力軸の中心をずらすため、上記課題が生じる。なお、弾性的に変形可能な薄肉鼓形殻の使用では、薄肉鼓形殻のねじり剛性、強度、耐久性にも問題がある。
【０００８】
特開平６−１０９１０２号は、内歯車の外周部にテーパ形状のリングを配し、これをボルトで締め込み、相手歯車とのバックラッシュを除去するが、上記三者間の軸間距離を調整するものではなく、また、与圧付与についても記載されていない。
【０００９】
さらに、上記従来公報では、外歯車の軸が入力軸に対しその中心位置からずれた位置となる偏心軸とされているが、図９に示すように、外歯車６が２個の内歯車４，５の軸Ｘ１から一定の偏心した位置Ｘ２で回転する軌道を描くにすぎず、上記偏心軸でバックラッシュを調整するものでも、また、与圧付与手段とするものではない。すなわち、上記従来公報では、２個の内歯車４，５と外歯車６とが予め高精度の噛み合い状態で製作されていなければならず、例えば、外歯車６の大きさが極端に小さなものとして製作した場合では、そもそも外歯車６と２個の内歯車４，５との軸間距離を調整することができない。
【００１０】
そこで本発明の目的は、対向して配され歯数が異なる２個の内歯車と１個の外歯車のバックラッシュを無くす方向に調整することができるとともに、これら歯車間の噛み合い歯面に予圧をかけることができ、そのため、２個の内歯車と外歯車との位置決めとしての精度が極めて高い内公転型差動歯車減速機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の内公転型差動歯車減速機は、対向して配され歯数が異なる２個の内歯車と、２個の内歯車と同時に噛み合う１個の外歯車と、駆動手段からの駆動力が入力される入力軸に取り付けられる外歯車の軸とを備え、２個の内歯車と外歯車の軸方向を同じにし、２個の内歯車の軸が同一軸線上にある内公転型差動歯車減速機において、上記２個の内歯車の一方の内歯車は、その外径側に形成された嵌合部に軸方向に圧縮手段が嵌まり合うことでその内歯車を外周から圧縮することで、他方の内歯車との位置を調整する構造とされ、上記外歯車の軸は、入力軸の中心からずれた位置が中心とされる第１の偏心軸と、この第１の偏心軸の中心からずられた位置が中心とされる第２の偏心軸を有し、入力軸に対して回転可能に取り付けられる構造とされていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、２個の内歯車のうちの一方の内歯車の位置を基準位置にして、圧縮手段により他方の内歯車をその外径側に形成された嵌合部に軸方向に嵌まり合うことでその内歯車を外周から圧縮してバックラッシュを無くす方向に調整可能である。また、外歯車の軸は入力軸に対して回転可能に取り付けられ、第１の偏心軸と第２の偏心軸とを有することから、これらにより２個の内歯車と外歯車の軸間距離を調整することができる。このため、２個の内歯車と外歯車のバックラッシュ調整は圧縮手段により行い、外歯車の軸である偏心軸により２個の内歯車に対する外側歯車の与圧付与手段としての使用ができるようになり、又、この逆の使用も可能になる。また、バックラッシュ調整において、圧縮手段により２個の内歯車と外歯車の噛み合い部分の隙間を調整してから、これらの残りの噛み合い部分の隙間を上記外歯車の軸の偏心構造により調整することも、これとは逆に上記外歯車の軸の偏心構造により２個の内歯車と外歯車の噛み合い部分の隙間を調整してから、これらの残りの噛み合い部分の隙間を上記圧縮手段により調整することもできる。
【００１３】
本発明の請求項２記載の減速装置は、対向して配され歯数が異なる２個の内歯車と、２個の内歯車と同時に噛み合う１個の外歯車と、駆動手段からの駆動力が入力される入力軸に取り付けられる外歯車の軸とを備え、２個の内歯車と外歯車の軸方向を同じにし、２個の内歯車の軸が同一軸線上にある内公転型差動歯車減速機において、上記２個の内歯車は、それぞれの外径側に形成された嵌合部に軸方向に圧縮手段が嵌まり合うことでそれぞれの内歯車を外周から圧縮する構造とされ、上記外歯車の軸は、入力軸の中心からずれた位置が中心とされる第１の偏心軸と、この第１の偏心軸の中心からずられた位置が中心とされる第２の偏心軸を有し、入力軸に対して回転可能に取り付けられる構造とされていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、２個の内歯車は、圧縮手段がそれぞれの外径側に形成された嵌合部に軸方向に嵌まり合うことでそれぞれの内歯車を外周から圧縮してバックラッシュを調整することから、２個の両内歯車間と２個の両内歯車と外歯車間のバックラッシュを各々調整することができる。また、外歯車の軸は入力軸に対して回転可能に取り付けられ、第１の偏心軸と第２の偏心軸とを有することから、これらにより２個の内歯車と外歯車の軸間距離を調整することができる。このため、２個の内歯車と外歯車のバックラッシュ調整は圧縮手段により行い、外歯車の軸である偏心軸により２個の内歯車に対する外側歯車の与圧付与手段としての使用ができるようになり、又、この逆の使用も可能になる。また、バックラッシュ調整において、圧縮手段により２個の内歯車と外歯車の噛み合い部分の隙間を調整してから、これらの残りの噛み合い部分の隙間を上記外歯車の軸の偏心構造により調整することも、これとは逆に上記外歯車の軸の偏心構造により２個の内歯車と外歯車の噛み合い部分の隙間を調整してから、これらの残りの噛み合い部分の隙間を上記圧縮手段により調整することもできる。
【００１５】
本発明の請求項３記載の内公転型差動歯車減速機は、対向して配され歯数が異なる２個の内歯車と、２個の内歯車と同時に噛み合う１個の外歯車と、駆動手段からの駆動力が入力される入力軸に取り付けられる外歯車の軸とを備え、上記２個の内歯車と外歯車の軸方向を同じにし、２個の内歯車の軸が同一軸線上にある内公転型差動歯車減速機において、上記２個の内歯車の入力側の内歯車と出力側の内歯車は、それぞれの外径側に形成された嵌合部に軸方向に圧縮手段が嵌まり合うことでそれぞれの内歯車を外周から圧縮する構造とされていることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、２個の内歯車は、それぞれの外径側に形成された嵌合部に嵌まり合うテーパー部分を持つ圧縮手段を各々有しているために、各々の圧縮手段を外周から圧縮すると、２個の両内歯車間のみならず２個の両内歯車と外歯車間のバックラッシュを各々調整することができる。すなわち、外歯車の軸を偏心軸としなくとも２個の両内歯車間の調整と２個の両内歯車と外歯車間のバックラッシュ調整を個々に行うことができる。
【００１７】
本発明の請求項４載の内公転型差動歯車減速機は、前記請求項３記載の発明を前提として、前記外歯車の軸は、前記入力軸の中心からずれた位置が中心とされる第１の偏心軸と、この第１の偏心軸の中心からずられた位置が中心とされる第２の偏心軸を有し、入力軸に対して回転可能に取り付けられる構造とされていることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前記各々の圧縮手段を外周から圧縮すると、２個の両内歯車間と２個の両内歯車と外歯車間のバックラッシュを調整することができるが、さらに、外歯車の軸は、第１の偏心軸と第２の偏心軸を有し、入力軸に対して回転可能に取り付けられているため、２個の内歯車と外歯車の軸間距離を調整することができる。この構成の偏心軸によってもバックラッシュ調整が可能であるが、バックラッシュ調整を前記各々の圧縮手段により行うとすると、上記構成の偏心軸によって２個の内歯車に対する外歯車の与圧付与手段とするような使用が可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
本実施の形態は、図１に示すように、２個の内歯車４，５と、２個の内歯車４，５と同時に噛み合う１個の外歯車６と、駆動手段Ｍからの駆動力が入力される入力軸２と、外歯車６の軸である偏心軸７とを主要部材として備えている。入力軸２に駆動力を与える駆動手段Ｍは、サーボモータを使用している。
【００２１】
２個の内歯車４，５は、円筒歯車であり、対向して配され歯数が異なる。この実施の形態では、駆動手段Ｍであるサーボモータからの駆動力が入力されると、入力軸２が回転して図１中の左側の内歯車５が回転する。図１中の右側の内歯車４は固定側で、図１中の左側の内歯車５が上記歯数が異なることにより徐々にずれて減速比を得る。出力軸３はギヤであり、図１中の左側の内歯車５に直接取り付けられている。２個の内歯車４，５と外歯車６の軸方向を同じにし、入力軸２の回転軸と２個の内歯車４，内歯車５の回転中心は同一の軸上にある。つまり、入力軸２は、２個の内歯車４，５の中心を軸として回転する。駆動手段Ｍの駆動力により入力軸２が回転すると、外歯車６は２個の内歯車４，５と同時に噛み合いながら転がる様に回転する。本実施の形態では、２個の内歯車４，５の歯数差を１とし、入力側の内歯車４の歯車が少なく、１個の外歯車６と２個の内歯車４，５の噛み合い部分（噛み合い歯面）１９で噛み合う。入力軸２が１回転すると、内歯車５は歯数差の１枚分だけ回転するので、減速比が（１／内歯車５の歯数）の内公転型差動歯車減速機となっている。また、外歯車６の歯の部分の直径は、２個の内歯車４，５の歯の部分の直径の半分以上にしている。
【００２２】
内歯車５は、軸受１３を介して本体（ケース）１に支持されており、軸受１３の外輪は軸受押え１５で本体１に取り付けられ、軸受押え１５にはダストシール１６が取り付けられていて、ゴミの進入とグリスの漏洩をカバーしている。入力軸２は、玉軸受８及び玉軸受１２を介して本体１及び内歯車５に支持されている。
【００２３】
外歯車６は、２個の内歯車４，５と同時に噛み合う円筒歯車であり、２個の内歯車４，５と外歯車６の軸方向を同じにしている。外歯車６は、ころ軸受９を介して外歯車の軸７に支持されており、外歯車６の軸７は入力軸２に回転可能に取り付けられている。この外歯車６の軸７の回転は、回り止めネジ１４で止められるようになっている。内歯車４，５と外歯車６の歯は、インボリュート歯形を使用しており、内歯車４と外歯車６との中心距離が、出力側の内歯車５と外歯車６との中心距離と同じになる様に、夫々のギヤ（歯車）の転位係数を設定している。例えば、歯数４０枚の多い内歯車５の転位係数を０とし、外歯車６の歯数は２８枚で転位係数を０とし、もう一枚の端数の少ない内歯車４は歯数３９枚で転位係数を０．６３４４とすれば、モジュールが１．５のときは、２組とも軸間距離が９ｍｍとなって、この内公転型差動歯車減速機の条件に合うようになる。
【００２４】
入力軸２に偏心軸７が取り付けられている。この偏心軸７は、図２に示すように、円柱形のもので、入力軸２に連結される第１の偏心軸７ａと、第１の偏心軸７ａの軸中心ｃから位置をずらした位置を中心とする第２の偏心軸７ｂと、この第２の偏心軸７ｂの軸中心ｂから位置をずらした位置を中心とする第３の偏心軸７ｃとから構成されている。入力軸２の軸中心ａと第１の偏心軸７ａの軸中心は異なっており、第１の偏心軸７ａの軸中心ｃと第３の偏心軸７ｃの軸中心ｃは同じ位置であることにより、いわゆる両持ちとされ、これらの軸中心ｃと第２の偏心軸７ｂの軸中心ｂはずれた位置にある。また、第１の偏心軸７ａは、入力軸２に対して回転可能に取り付けられているが、第１の偏心軸７ａと第３の偏心軸７ｃの中心ｃは同じとして回転するので、第３の偏心軸７ｃを上記回り止めネジ１４で所定位置の回転位置で止める（ロック状態にする）と、第１の偏心軸７ａも同じ所定位置の回転位置で止まる（ロック状態にする）。上記偏心軸７の左右、つまり上記第１の偏心軸７ａと第３の偏心軸７ｃが回転可能に嵌り合う連結穴Ｊ１，Ｊ２が入力軸２に形成され、この連結用穴Ｊ１，Ｊ２を介して回転可能になっており、第３の偏心軸７ｃは第１の偏心軸７ａと一体的に回転する。この連結用穴Ｊ１，Ｊ２の一方Ｊ１は他方Ｊ２よりも小さな穴に形成されているが、これは本実施の形態の第３の偏心軸７ｃの径が第１の偏心軸７ａのそれよりも大きいためである。ここで、上記第１の偏心軸７ａと第３の偏心軸７ｃは軸受けを介して回転可能に取り付けられるものでも良い。また、本発明としては、入力軸２に対する偏心軸としての第１の偏心軸と、第１の偏心軸に対する偏心軸としての第２の偏心軸とを少なくとも備えていれば足りる。上記第１の偏心軸７ａと第２の偏心軸７ｂと第３の偏心軸７ｃの三段構成にしたのは、上記偏心軸７の左右の連結穴Ｊ１，Ｊ２の左右両側で支持してその取り付けの安定化を図るためであり、上記少なくとも２つの偏心軸を有するものであれば、左右の片側支持とすること可能である。なお、図１では、第１の偏心軸７ａの径より第３の偏心軸７ｃの径が大きく、第２の偏心軸７ｂの径より第３の偏心軸７ｃが大きくなっている（７ａ＜７ｂ＜７ｃ）が、これは上記構成の偏心状態を断面で表すためのもので、このように第１の偏心軸７ａから第３の偏心軸７ｃは径が異なっていても良いが、第１の偏心軸７ａから第３の偏心軸７ｃは径が同じでも良い。
【００２５】
このように、２個の内歯車４，５の回転中心（軸中心）と入力軸２の回転中心ａは同じになっている。入力軸２の回転中心ａは、外歯車６の軸（支持軸）である第２の偏心軸７ｂ部分の回転中心ｂと平行であるが、互いの中心とをずらし、同一では無い。第２の偏心軸７ｂ部分の回転中心ｂは、第３の偏心軸７ｃ部分の回転中心ｃと平行であるが、互いの中心とをずらし、同一では無い。
【００２６】
内歯車４の外径側に圧縮手段１０Ａが配されている。この圧縮手段１０Ａは、テーパー部分を持つリングであり、入力側の内歯車４の外径側に形成されたテーパー部分１０ｃと軸方向に嵌り合うことで２個の内歯車４，５のバックラッシュを調整する。軸方向に嵌合させるために、押しネジ１１を使用する。なお、符号１７は、スペーサである。ここで、入力側の内歯車４の外径側にテーパー部分１０ｃを設けた入力側の内歯車４のバックラッシュは、出力側の内歯車５のバックラッシュよりもやや大きくされ、押しネジ１１により圧縮手段１０Ａをテーパー部分１０ｃと軸方向に嵌り合わさせるようになっている。なお、他方の内歯車５の外径側に圧縮手段１０Ａを同じように配して、一方の内歯車４の位置を固定の基準位置として、その外径側に形成された嵌合部１０ｃに軸方向に嵌まり合うことでその内歯車５を外周から圧縮調整するようにしても良い。
【００２７】
本実施の形態を実際に使用する場合は、先ず、バックラッシュが他方の内歯車５より僅かに大きく作られている一方の内歯車４について、押しネジ１１でテーパー状のリングである圧縮手段１０Ａを軸方向に押し込むことにより、外周から圧縮して、バックラッシュが出力側の内歯車５と同程度になるように噛み合い部分１９の隙間を調整する。この方法では、一方（入力側）の内歯車４を外周から圧縮して、他方（出力側）の内歯車５の位置を固定の基準位置に合わせるようにして、噛み合い部分１９の隙間を調整するために、従来のようにギヤ（歯車）をずらして固定するという作業が無く、固定時にずれたり、固定後に何らかの衝撃でずれたりすることが無く、安定した精度が得られる。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、テーパー部分を持つリング１０Ａは、内径部分も外径部分も共に相手部品と密着する構造にできるので、内歯車４，５の剛性も高い。効率が良く剛性が高いので、内部摩擦力のために弾性変形が保持されて元に戻らないことによるバックラッシュも小さい特長がある。なお、偏心軸７は、その両側７ａ，７ｃで入力軸２に連結されていることからも、剛性が高く、安定した回転が可能になっている。
【００２９】
このように、一方の内歯車４と他方の内歯車５は、バックラッシュが同じになるように圧縮手段１０Ａにより調整してから、外歯車の軸７の回転で予圧がかけられる。すなわち、外歯車６を支持する偏心軸７の回転させて回り止めネジ１４で固定して予圧を与えると、２個の内歯車４，５の予圧を同程度に揃えることができる。予圧の大きさは、外歯車６を支持する偏心軸７の回転トルクを設定することにより、容易に設定できる。
【００３０】
外歯車６の軸７が入力軸２に対して回転することで、外歯車６と内歯車５の軸間距離を変化させる方法で内歯車５の噛み合い歯面１９に予圧を与えている。予圧の大きさは、外歯車６の軸７に与える回転トルクで設定しており、予圧を設定した後、回り止めネジ１４で外歯車の軸７の入力軸２に対する回転を止める。このようにすると、上記偏心軸７は、第２の偏心軸７ｂにより外歯車６が２個の内歯車４，５の軸Ｘ１から一定の偏心した位置Ｘ２で回転する軌道を描くとともに（図９参照）、第３の偏心軸７ｃにより２個の内歯車４，５に対する外歯車６のバックラッシュを調整することができる。このバックラッシュ調整を説明する図３と図４を用いて説明すると、符号ａは入力軸２上の外歯車６の軸７の中心であり、符号ｂは第２の偏心軸７ｂの中心であり、符号ｃは第３の偏心軸７ｃの中心であるが、これらの偏心軸部分７ｂ，７ｃを有する偏心軸７の回転前が図３であり、偏心軸７の回転に噛み合い部分１９の隙間を調整した後の図が図４である。偏心した位置に移動して外歯車６により内歯車４，５に対するバックラッシュを無くす方向に調整することができる。
【００３１】
本実施の形態によれば、圧縮手段１０Ａと第２の偏心軸７ｂと第３の偏心軸７ｃとを有する偏心軸７により、２個の内歯車４，５と外歯車６の軸間距離調整してから２個の両内歯車４，５と外歯車６間のバックラッシュを調整したり、又、２個の両内歯車４，５と外歯車６間のバックラッシュを調整してから２個の内歯車４，５と外歯車６の軸間距離調整したりすることができる等種々の調整が可能になる。ここで、圧縮手段１０Ａによるバックラッシュ調整を第１のバックラッシュ調整とすると、偏心軸７のみによってもバックラッシュ調整をすることができる。これを第２のバックラッシュ調整とすると、偏心軸７は第２の偏心軸７ｂと第３の偏心軸７ｃとからなることから、これにより２個の内歯車４，５と外歯車６の軸間距離を調整することにより、バックラッシュ調整をすることができる。このため、圧縮手段１０Ａによるバックラッシュ調整を行ってから、上記２個の内歯車４，５と外歯車６の軸間距離を調整すると、外歯車６を２個の内歯車４，５に対する与圧付与手段とすることができる。また、例えば、外歯車の大きさが極端に小さなものとして製作した場合でも、上記第２の偏心軸７ｂと第３の偏心軸７ｃにより２個の内歯車４，５と外歯車６の軸間距離を調整しつつバックラッシュを調整することができる。なお、上記説明では、バックラッシュ調整は圧縮手段１０Ａにより（第１のバックラッシュ調整により）行うこととしたため、第２の偏心軸７ｂと第３の偏心軸７ｃとからなる偏心軸７は予圧調整として説明したにすぎず、上記偏心軸７によってもバックラッシュ調整が可能である。このように本実施の形態では、内歯車４，５を外周から圧縮しても外歯車６の軸７を偏心させてもバックラッシュが調整可能である。また、圧縮手段１０Ａにより２個の内歯車４，５と外歯車６の噛み合い部分１９の隙間を調整してから、これらの残りの噛み合い部分１９の隙間を上記外歯車６の軸７の偏心構造により調整することも、これとは逆に外歯車６の軸７の偏心構造により２個の内歯車４，５と外歯車６の噛み合い部分１９の隙間を調整してから、これらの残りの噛み合い部分１９の隙間を圧縮手段１０Ａにより調整することもできる。
【００３２】
次に、バックラッシュの原因について考察する。入力軸の変位が、全てそのまま出力軸の変位に変換されれば、減速機にバックラッシュは生じないが、バックラッシュ要因としては、（１）接触部分の隙間によるものと、（２）負荷による弾性変形に起因するものの２種類があり、出力軸の変位に偏差を与え、これがバックラッシュとなる。
【００３３】
装置に負荷がかかると、装置の構成部品は弾性変形し、これが出力軸（本実施の形態では他方の内歯車５）の変位に偏差を与え、負荷による弾性変形に起因するバックラッシュ要因となる。この弾性変形には、（２−１）負荷が無くなると元に戻る部分と、（２−２）装置の内部摩擦力により弾性変形が保持されて元に戻らない部分がある。
【００３４】
上記（２−１）の出力軸（本実施の形態では他方の内歯車５）が被駆動側から受ける負荷が無くなると元に戻るバックラッシュは、最終位置決めの負荷条件を検討したり、定性的なものはＮＣ装置のバックラッシュ補正などで対処したり、ケースバイケースで対応するが、上記（１）の接触部分の隙間によるものと、上記（２−２）の内部摩擦力のために弾性変形が保持されて元に戻らない事によるバックラッシュは、予測のつけがたい摩擦力に左右されるので、減速機の位置決め精度の不安定要因として最後まで残ることが多い。しかし、本実施の形態によれば、効率が良く剛性が高く、しかも、圧縮手段１０Ａのみならず上記偏心軸７によってもバックラッシュ調整可能で、上記（２−２）の内部摩擦力のために弾性変形が保持されて元に戻らないことによるバックラッシュも小さくできる特長がある。
【００３５】
次に与圧付与の調整について図５を用いて説明する。一般に、接触状態から徐々に力を加えていくと、弾性変形が増えるが、初期の微細な変形では、力と変形量が比例せず、僅かな力で大きな変形をすることが多い。そこで、初めから力が加えられた状態にして初期変形を事前に与えておくと、更に力が加えられても、その力による変形量は小さく抑える事ができ、この予め加えておく力のことを予圧と言う。
【００３６】
本実施の形態では、圧縮手段１０Ａによりバックラッシュが無くなってから、更に外歯車６の軸（支持軸）７を回転しようとすると、２つの内歯車４，５と外歯車６は互いに押し合い、互いの噛み合い歯面１９に圧縮応力が発生するが、本実施の形態の内公転型差動歯車減速機では次のように予圧を与えることができる。これを図４を用いて説明すると、図５のように予圧を与えた状態を想定すると、Ｆ３とＦ４はＦ１とＦ２の反力でもあるので、Ｆ１＋Ｆ２＝Ｆ３＋Ｆ４である。
【００３７】
外歯車の軸を回転するのに必要なトルクは、殆ど全てがＦ３とＦ４による摩擦力によることから、Ｆ３とＦ４部分の外歯車の軸の半径をＲ３、Ｒ４とし、この部分の摩擦係数をμとし、外歯車の軸を回転するのに必要なトルクをＴとすると、Ｔ＝μ（Ｆ３・Ｒ３＋Ｆ４・Ｒ４）となる。更にＲ３とＲ４はあまり差が無いものにすることとし、この値をＲとおくと、Ｔ＝μＲ（Ｆ３＋Ｆ４）となる。Ｆ１＋Ｆ２＝Ｆ３＋Ｆ４であるため、これはＴ＝μＲ（Ｆ１＋Ｆ２）となる。事前に決めておいた予圧で、Ｆ１＋Ｆ２がわかるので、適当なμ及びＲを与えると、Ｔが決定できまる。つまり、外歯車６の支持軸を回転するのに必要なトルクＴを設定することにより適正予圧を簡単に設定ができる。なお、外歯車６の支持軸を回転するのに必要なトルクＴを設定するに、トルクレンチなどを使用する。
【００３８】
（第１の実施の形態の応用例）
この応用例は、外形が円柱形のもので、上記外歯車６の軸７を、内部に空洞部分１８ａを有する偏心軸２０にした特徴を有する。これを図６、図７を用いて説明する。この偏心軸２０に形成されている空洞部分１８ａは、その軽量化のためと、この偏心軸２０に負荷がかかってもその負荷を吸収するために形成されている。そして、円柱状の外形において、左右両側と中央とはその径の大きさを相違させている。すなわち、偏心軸２０の図７中右側の部分２０ａが最も径が小さく、これよりも中央部分２０ｂの径が大きく、これよりも図７中の左側２０ｃの径が大きく形成され、図７中右側の径の小さな部分２０ａが入力軸２の中心ａからずれた位置が中心とされて、入力軸２に対して回転可能に取り付けられているが、上記と同じように回り止めネジ１４で所定位置で止められる（ロック状態になる）。この応用例においても、入力軸２に対して軸受を介して回転可能にしても、軸受を使用せずに上記第１の実施の形態のように取り付けられるものでも良い。したがって、径の小さな部分（図７右側）２０ａを第１の偏心軸とし、これよりも径の大きな中央部分２０ｂを第２の偏心軸としたり、又、中央部分２０ｂを第１の偏心軸とし、これよりも径の大きな左側２０ｃ部分を第２の偏心軸としたしする使用が可能である。
【００３９】
この応用例でも、その外形を径の小さな入力軸２の側（図７中右側）２０ａ部分とこれよりも径の大きな中央部分２０ｂとこれよりも径の大きな左側２０ｃ部分の三段構成にして、上記偏心軸２０の取り付けの安定化を図っているが、上記少なくとも２つの偏心軸を有するものであれば、左右の片側支持とすること可能であり、又、同じ径とすることもできる。なお、図６と図７中の符号ａが入力軸の中心であり、符号ｂが第２の偏心軸７ｂの中心であり、符号ｃは第３の偏心軸７ｃの中心であるが、これらの偏心軸部分７ｂ，７ｃを有する偏心軸７の回転前が図３であり、偏心軸７の回転に噛み合い部分１９の隙間を調整した後の図が図４である。
【００４０】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、図８に示すように、２個の内歯車４，５に各々圧縮手段１０Ａ、１０Ｂを各々有する。本実施の形態では、入力側の内歯車４のみならず、出力側の内歯車５にも外径側に設けられたテーパー状の嵌合部１０ｄに嵌まり合う圧縮手段１０Ｂを有する。圧縮手段１０Ｂがテーパー状の嵌合部１０ｄに軸方向に嵌まり合うことで、出力側の内歯車５のバックラッシュを調整する。
【００４１】
したがって、これら両圧縮手段１０Ａ、１０Ｂを各々有することから、これらにより歯数が異なる２個の内歯車４，５の位置関係、２個の内歯車４，５と外歯車６との各々の軸間距離の調整が可能である。すなわち、本実施の形態でも上記偏心軸７とを備えているが、この外歯車６の軸は偏心軸７としない、つまり単なる軸でもバックラッシュを無くすことができる。例えば、２個の内歯車４，５の両位置関係を互いに調整したり、この両位置関係を調整しながら外歯車６との噛み合い歯面１９の隙間調整ができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の請求項１と請求項２記載の内公転型差動歯車減速機によれば、対向して配され歯数が異なる２個の内歯車のうちの一方、又は両方の内歯車を圧縮手段によりバックラッシュを無くす方向に調整可能であるとともに、上記外歯車の軸を第１の偏心軸と第２の偏心軸とを有し回転可能とすることから、上記圧縮手段によりバックラッシュ調整してから、上記偏心軸により２個の内歯車に外歯車による与圧を付与することが可能になる。
【００４３】
本発明の請求項３記載の内公転型差動歯車減速機によれば、２個の内歯車のそれぞれの外径側に形成された嵌合部に軸方向に嵌まり合うことでそれぞれの内歯車を外周から圧縮してバックラッシュを調整することから、外歯車の軸を偏心軸としなくとも、入力軸となる内歯車と出力軸となる内歯車とが個別に微調整ができ、歯数が異なる２個の内歯車の位置関係、２個の内歯車と外歯車との各々の軸間距離の調整によりバックラッシュを無くすことが可能である。
【００４４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の内公転型差動歯車減速機をモータとともに示す断面図である。
【図２】上記第１の実施の形態の偏心軸を示す断面図である。
【図３】上記第１の実施の形態のバックラッシュを無くす方向に調整することを説明する図で、歯車部分の軸直角の断面図である。
【図４】上記第１の実施の形態のバックラッシュを無くす方向に調整することを説明する図で、歯車部分の軸直角の断面図である。
【図５】上記第１の実施の形態の与圧付与の調整を説明する断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の尾用例の内公転型差動歯車減速機をモータとともに示す断面図である。
【図７】上記第１の実施の形態の応用例の偏心軸を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の内公転型差動歯車減速機の断面図である。
【図９】従来の外歯車の軸による偏心状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 本体
２ 入力軸
３ 出力軸
４ 内歯車
５ 内歯車
６ 外歯車
７，２０ 外歯車の軸（偏心軸）
７ａ 第１の偏心軸、 ７ｂ 第２の偏心軸、７ｃ 第３の偏心軸、
８ 玉軸受
９ 軸受（転がり軸受）
１０Ａ、１０Ｂ 圧縮手段（テーパー状のリング）
１０ｃ、１０ｄ 嵌合部（テーパー部分）
１１ 押しネジ
１２ 玉軸受
１３ 軸受
１４ 回り止めネジ
１６ ダストシール
１９ 噛み合い歯面（２個の内歯車と１個の外歯車との噛み合い部分）
２０ａ 偏心軸の径の小さな部分、２０ｂ 偏心軸の中央部分（第１の偏心軸）、
２０ｃ 偏心軸の径の大きな部分（第２の偏心軸）、
ａ 入力軸の回転中心（入力軸上の外歯車の軸の中心）
ｂ 第２の偏心軸の回転中心
ｃ 第１と第３の偏心軸の回転中心
Ｆ１ 予圧を与えた事による出力軸側内歯車から外歯車への力
Ｆ２ 予圧を与えた事による固定側内歯車から外歯車への力
Ｆ３ Ｆ１とＦ２による外歯車の軸の出力軸側支持部分の反力
Ｆ４ Ｆ１とＦ２による外歯車の軸の固定側支持部分の反力
【発明の属する技術分野】
この発明は、歯数差に基づいて入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する歯車減速機であり、特に歯数が異なる２個の内歯車と、この２個の内歯車と同時に噛み合う１個の外歯車からなる内公転型差動歯車減速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、切削負荷を受ける工作機械の制御軸の駆動や産業用ロボットの関節等に使用される様な減速装置には、高速、高負荷、大減速比、高い位置決め精度等が求められ、位置決め精度を良くするためにバックラッシュが小さい事が求められる。
【０００３】
歯数差に基づいて入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する歯車減速機としては、従来例として、実公平２−９１５１号が存在する。この実公平２−９１５１号のような歯車減速機は、少ないスペース、少ない部品で、大減速比の減速機構を得ることができるもので、対向して配され歯数が異なる２個の内歯車と、２個の内歯車と同時に噛み合う１個の外歯車と、駆動手段からの駆動力が入力され、この内歯車の中心を回転軸でとする入力軸を備え、上記歯数が異なることによる減速比を得る。また、２個の内歯車と外歯車の軸方向を同じにする。このような歯車減速機は、内公転型差動歯車減速機や偏心差動式減速機と呼ばれる。
【０００４】
また、特開昭６１−８４４３８号や特開平６−１０９１０２号には、内歯車と外歯車とのバックラッシュを無くす方法が記載されている。特開昭６１−８４４３８号には、入力軸の中心をずらすことでバックラッシュを無くす方法が開示され、特開平６−１０９１０２号には、内歯車の外周部にテーパ形状のリングを配し、これをボルトで締め込み、相手歯車とのバックラッシュを除去する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記実公平２−９１５１号のような、対向して配される２個の内歯車と同時に噛み合う１個の外歯車を有する内公転型差動歯車減速機において、これら三者間の軸間距離を調整することがバックラッシュを精密に調整する上で理想的である。すなわち、歯数が異なる２個の内歯車の位置関係、２個の内歯車と外歯車との各々の軸間距離の調整である。特に後者の２個の内歯車と外歯車との各々の軸間距離については、片方の軸間距離を合わせた時にもう一方の軸間距離がずれてしまうことを防止する必要がある。また、サーボモータ等の精密機器に適用される歯車減速機には、初期変形を事前に与えておくと更に力が加えられてもその力による変形量は小さく抑えるために予め加えておく力（予圧）を与えることが通常行われている。この初期変形の抑制効果だけを考えると、予圧は大きいほど高精度が得られるが、反面、予圧が大きいと、効率と寿命の低下を招き、発熱、焼き付き、異常磨耗の原因にもなるため、これらの点からは予圧はできるだけ小さい方が良いこととなり、上記のバランスを考えて予圧の大きさを決め、これを適正予圧として、歯車減速機にこの設定をする。つまり、予圧設定の良否が機械の性能を左右する。
【０００６】
しかしながら、上記実公平２−９１５１号には、２個の内歯車の軸間距離を調整するバックラッシュ調整機構は存在しない。実公平２−９１５１号の主眼は、スリップ機構にあって、バックラッシュ調整機構の必要性にも言及はない。また、従来の公報の図面の第１図のように、駆動軸が片側支持であるため、固定歯車がずれてしまい、正確な位置決め機構としては使えるようなものではない。
【０００７】
特開昭６１−８４４３８号は、入力軸の中心をずらすことでバックラッシュを無くす方法であるが、この方法では、バックラッシュをとるためには、外歯車を少し大きめに作成しないと内歯車の中心と入力軸の中心が合わなくなり、これが合わないとバックラッシュは回転位置の一箇所だけ取れて、その反対側ではバックラッシュがかえって増えることになる。入力軸の中心をずらすと（歯車をずらして固定すると）、固定時にずれたり、固定後に何らかの衝撃でずれたりすることがある。これを防止するためには、入力軸の回転軸と２個の内歯車の回転軸（回転中心）は同軸上に無ければならないが、特開昭６１−８４４３８号の入力軸の中心をずらすため、上記課題が生じる。なお、弾性的に変形可能な薄肉鼓形殻の使用では、薄肉鼓形殻のねじり剛性、強度、耐久性にも問題がある。
【０００８】
特開平６−１０９１０２号は、内歯車の外周部にテーパ形状のリングを配し、これをボルトで締め込み、相手歯車とのバックラッシュを除去するが、上記三者間の軸間距離を調整するものではなく、また、与圧付与についても記載されていない。
【０００９】
さらに、上記従来公報では、外歯車の軸が入力軸に対しその中心位置からずれた位置となる偏心軸とされているが、図９に示すように、外歯車６が２個の内歯車４，５の軸Ｘ１から一定の偏心した位置Ｘ２で回転する軌道を描くにすぎず、上記偏心軸でバックラッシュを調整するものでも、また、与圧付与手段とするものではない。すなわち、上記従来公報では、２個の内歯車４，５と外歯車６とが予め高精度の噛み合い状態で製作されていなければならず、例えば、外歯車６の大きさが極端に小さなものとして製作した場合では、そもそも外歯車６と２個の内歯車４，５との軸間距離を調整することができない。
【００１０】
そこで本発明の目的は、対向して配され歯数が異なる２個の内歯車と１個の外歯車のバックラッシュを無くす方向に調整することができるとともに、これら歯車間の噛み合い歯面に予圧をかけることができ、そのため、２個の内歯車と外歯車との位置決めとしての精度が極めて高い内公転型差動歯車減速機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の内公転型差動歯車減速機は、対向して配され歯数が異なる２個の内歯車と、２個の内歯車と同時に噛み合う１個の外歯車と、駆動手段からの駆動力が入力される入力軸に取り付けられる外歯車の軸とを備え、２個の内歯車と外歯車の軸方向を同じにし、２個の内歯車の軸が同一軸線上にある内公転型差動歯車減速機において、上記２個の内歯車の一方の内歯車は、その外径側に形成された嵌合部に軸方向に圧縮手段が嵌まり合うことでその内歯車を外周から圧縮することで、他方の内歯車との位置を調整する構造とされ、上記外歯車の軸は、入力軸の中心からずれた位置が中心とされる第１の偏心軸と、この第１の偏心軸の中心からずられた位置が中心とされる第２の偏心軸を有し、入力軸に対して回転可能に取り付けられる構造とされていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、２個の内歯車のうちの一方の内歯車の位置を基準位置にして、圧縮手段により他方の内歯車をその外径側に形成された嵌合部に軸方向に嵌まり合うことでその内歯車を外周から圧縮してバックラッシュを無くす方向に調整可能である。また、外歯車の軸は入力軸に対して回転可能に取り付けられ、第１の偏心軸と第２の偏心軸とを有することから、これらにより２個の内歯車と外歯車の軸間距離を調整することができる。このため、２個の内歯車と外歯車のバックラッシュ調整は圧縮手段により行い、外歯車の軸である偏心軸により２個の内歯車に対する外側歯車の与圧付与手段としての使用ができるようになり、又、この逆の使用も可能になる。また、バックラッシュ調整において、圧縮手段により２個の内歯車と外歯車の噛み合い部分の隙間を調整してから、これらの残りの噛み合い部分の隙間を上記外歯車の軸の偏心構造により調整することも、これとは逆に上記外歯車の軸の偏心構造により２個の内歯車と外歯車の噛み合い部分の隙間を調整してから、これらの残りの噛み合い部分の隙間を上記圧縮手段により調整することもできる。
【００１３】
本発明の請求項２記載の減速装置は、対向して配され歯数が異なる２個の内歯車と、２個の内歯車と同時に噛み合う１個の外歯車と、駆動手段からの駆動力が入力される入力軸に取り付けられる外歯車の軸とを備え、２個の内歯車と外歯車の軸方向を同じにし、２個の内歯車の軸が同一軸線上にある内公転型差動歯車減速機において、上記２個の内歯車は、それぞれの外径側に形成された嵌合部に軸方向に圧縮手段が嵌まり合うことでそれぞれの内歯車を外周から圧縮する構造とされ、上記外歯車の軸は、入力軸の中心からずれた位置が中心とされる第１の偏心軸と、この第１の偏心軸の中心からずられた位置が中心とされる第２の偏心軸を有し、入力軸に対して回転可能に取り付けられる構造とされていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、２個の内歯車は、圧縮手段がそれぞれの外径側に形成された嵌合部に軸方向に嵌まり合うことでそれぞれの内歯車を外周から圧縮してバックラッシュを調整することから、２個の両内歯車間と２個の両内歯車と外歯車間のバックラッシュを各々調整することができる。また、外歯車の軸は入力軸に対して回転可能に取り付けられ、第１の偏心軸と第２の偏心軸とを有することから、これらにより２個の内歯車と外歯車の軸間距離を調整することができる。このため、２個の内歯車と外歯車のバックラッシュ調整は圧縮手段により行い、外歯車の軸である偏心軸により２個の内歯車に対する外側歯車の与圧付与手段としての使用ができるようになり、又、この逆の使用も可能になる。また、バックラッシュ調整において、圧縮手段により２個の内歯車と外歯車の噛み合い部分の隙間を調整してから、これらの残りの噛み合い部分の隙間を上記外歯車の軸の偏心構造により調整することも、これとは逆に上記外歯車の軸の偏心構造により２個の内歯車と外歯車の噛み合い部分の隙間を調整してから、これらの残りの噛み合い部分の隙間を上記圧縮手段により調整することもできる。
【００１５】
本発明の請求項３記載の内公転型差動歯車減速機は、対向して配され歯数が異なる２個の内歯車と、２個の内歯車と同時に噛み合う１個の外歯車と、駆動手段からの駆動力が入力される入力軸に取り付けられる外歯車の軸とを備え、上記２個の内歯車と外歯車の軸方向を同じにし、２個の内歯車の軸が同一軸線上にある内公転型差動歯車減速機において、上記２個の内歯車の入力側の内歯車と出力側の内歯車は、それぞれの外径側に形成された嵌合部に軸方向に圧縮手段が嵌まり合うことでそれぞれの内歯車を外周から圧縮する構造とされていることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、２個の内歯車は、それぞれの外径側に形成された嵌合部に嵌まり合うテーパー部分を持つ圧縮手段を各々有しているために、各々の圧縮手段を外周から圧縮すると、２個の両内歯車間のみならず２個の両内歯車と外歯車間のバックラッシュを各々調整することができる。すなわち、外歯車の軸を偏心軸としなくとも２個の両内歯車間の調整と２個の両内歯車と外歯車間のバックラッシュ調整を個々に行うことができる。
【００１７】
本発明の請求項４載の内公転型差動歯車減速機は、前記請求項３記載の発明を前提として、前記外歯車の軸は、前記入力軸の中心からずれた位置が中心とされる第１の偏心軸と、この第１の偏心軸の中心からずられた位置が中心とされる第２の偏心軸を有し、入力軸に対して回転可能に取り付けられる構造とされていることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前記各々の圧縮手段を外周から圧縮すると、２個の両内歯車間と２個の両内歯車と外歯車間のバックラッシュを調整することができるが、さらに、外歯車の軸は、第１の偏心軸と第２の偏心軸を有し、入力軸に対して回転可能に取り付けられているため、２個の内歯車と外歯車の軸間距離を調整することができる。この構成の偏心軸によってもバックラッシュ調整が可能であるが、バックラッシュ調整を前記各々の圧縮手段により行うとすると、上記構成の偏心軸によって２個の内歯車に対する外歯車の与圧付与手段とするような使用が可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
本実施の形態は、図１に示すように、２個の内歯車４，５と、２個の内歯車４，５と同時に噛み合う１個の外歯車６と、駆動手段Ｍからの駆動力が入力される入力軸２と、外歯車６の軸である偏心軸７とを主要部材として備えている。入力軸２に駆動力を与える駆動手段Ｍは、サーボモータを使用している。
【００２１】
２個の内歯車４，５は、円筒歯車であり、対向して配され歯数が異なる。この実施の形態では、駆動手段Ｍであるサーボモータからの駆動力が入力されると、入力軸２が回転して図１中の左側の内歯車５が回転する。図１中の右側の内歯車４は固定側で、図１中の左側の内歯車５が上記歯数が異なることにより徐々にずれて減速比を得る。出力軸３はギヤであり、図１中の左側の内歯車５に直接取り付けられている。２個の内歯車４，５と外歯車６の軸方向を同じにし、入力軸２の回転軸と２個の内歯車４，内歯車５の回転中心は同一の軸上にある。つまり、入力軸２は、２個の内歯車４，５の中心を軸として回転する。駆動手段Ｍの駆動力により入力軸２が回転すると、外歯車６は２個の内歯車４，５と同時に噛み合いながら転がる様に回転する。本実施の形態では、２個の内歯車４，５の歯数差を１とし、入力側の内歯車４の歯車が少なく、１個の外歯車６と２個の内歯車４，５の噛み合い部分（噛み合い歯面）１９で噛み合う。入力軸２が１回転すると、内歯車５は歯数差の１枚分だけ回転するので、減速比が（１／内歯車５の歯数）の内公転型差動歯車減速機となっている。また、外歯車６の歯の部分の直径は、２個の内歯車４，５の歯の部分の直径の半分以上にしている。
【００２２】
内歯車５は、軸受１３を介して本体（ケース）１に支持されており、軸受１３の外輪は軸受押え１５で本体１に取り付けられ、軸受押え１５にはダストシール１６が取り付けられていて、ゴミの進入とグリスの漏洩をカバーしている。入力軸２は、玉軸受８及び玉軸受１２を介して本体１及び内歯車５に支持されている。
【００２３】
外歯車６は、２個の内歯車４，５と同時に噛み合う円筒歯車であり、２個の内歯車４，５と外歯車６の軸方向を同じにしている。外歯車６は、ころ軸受９を介して外歯車の軸７に支持されており、外歯車６の軸７は入力軸２に回転可能に取り付けられている。この外歯車６の軸７の回転は、回り止めネジ１４で止められるようになっている。内歯車４，５と外歯車６の歯は、インボリュート歯形を使用しており、内歯車４と外歯車６との中心距離が、出力側の内歯車５と外歯車６との中心距離と同じになる様に、夫々のギヤ（歯車）の転位係数を設定している。例えば、歯数４０枚の多い内歯車５の転位係数を０とし、外歯車６の歯数は２８枚で転位係数を０とし、もう一枚の端数の少ない内歯車４は歯数３９枚で転位係数を０．６３４４とすれば、モジュールが１．５のときは、２組とも軸間距離が９ｍｍとなって、この内公転型差動歯車減速機の条件に合うようになる。
【００２４】
入力軸２に偏心軸７が取り付けられている。この偏心軸７は、図２に示すように、円柱形のもので、入力軸２に連結される第１の偏心軸７ａと、第１の偏心軸７ａの軸中心ｃから位置をずらした位置を中心とする第２の偏心軸７ｂと、この第２の偏心軸７ｂの軸中心ｂから位置をずらした位置を中心とする第３の偏心軸７ｃとから構成されている。入力軸２の軸中心ａと第１の偏心軸７ａの軸中心は異なっており、第１の偏心軸７ａの軸中心ｃと第３の偏心軸７ｃの軸中心ｃは同じ位置であることにより、いわゆる両持ちとされ、これらの軸中心ｃと第２の偏心軸７ｂの軸中心ｂはずれた位置にある。また、第１の偏心軸７ａは、入力軸２に対して回転可能に取り付けられているが、第１の偏心軸７ａと第３の偏心軸７ｃの中心ｃは同じとして回転するので、第３の偏心軸７ｃを上記回り止めネジ１４で所定位置の回転位置で止める（ロック状態にする）と、第１の偏心軸７ａも同じ所定位置の回転位置で止まる（ロック状態にする）。上記偏心軸７の左右、つまり上記第１の偏心軸７ａと第３の偏心軸７ｃが回転可能に嵌り合う連結穴Ｊ１，Ｊ２が入力軸２に形成され、この連結用穴Ｊ１，Ｊ２を介して回転可能になっており、第３の偏心軸７ｃは第１の偏心軸７ａと一体的に回転する。この連結用穴Ｊ１，Ｊ２の一方Ｊ１は他方Ｊ２よりも小さな穴に形成されているが、これは本実施の形態の第３の偏心軸７ｃの径が第１の偏心軸７ａのそれよりも大きいためである。ここで、上記第１の偏心軸７ａと第３の偏心軸７ｃは軸受けを介して回転可能に取り付けられるものでも良い。また、本発明としては、入力軸２に対する偏心軸としての第１の偏心軸と、第１の偏心軸に対する偏心軸としての第２の偏心軸とを少なくとも備えていれば足りる。上記第１の偏心軸７ａと第２の偏心軸７ｂと第３の偏心軸７ｃの三段構成にしたのは、上記偏心軸７の左右の連結穴Ｊ１，Ｊ２の左右両側で支持してその取り付けの安定化を図るためであり、上記少なくとも２つの偏心軸を有するものであれば、左右の片側支持とすること可能である。なお、図１では、第１の偏心軸７ａの径より第３の偏心軸７ｃの径が大きく、第２の偏心軸７ｂの径より第３の偏心軸７ｃが大きくなっている（７ａ＜７ｂ＜７ｃ）が、これは上記構成の偏心状態を断面で表すためのもので、このように第１の偏心軸７ａから第３の偏心軸７ｃは径が異なっていても良いが、第１の偏心軸７ａから第３の偏心軸７ｃは径が同じでも良い。
【００２５】
このように、２個の内歯車４，５の回転中心（軸中心）と入力軸２の回転中心ａは同じになっている。入力軸２の回転中心ａは、外歯車６の軸（支持軸）である第２の偏心軸７ｂ部分の回転中心ｂと平行であるが、互いの中心とをずらし、同一では無い。第２の偏心軸７ｂ部分の回転中心ｂは、第３の偏心軸７ｃ部分の回転中心ｃと平行であるが、互いの中心とをずらし、同一では無い。
【００２６】
内歯車４の外径側に圧縮手段１０Ａが配されている。この圧縮手段１０Ａは、テーパー部分を持つリングであり、入力側の内歯車４の外径側に形成されたテーパー部分１０ｃと軸方向に嵌り合うことで２個の内歯車４，５のバックラッシュを調整する。軸方向に嵌合させるために、押しネジ１１を使用する。なお、符号１７は、スペーサである。ここで、入力側の内歯車４の外径側にテーパー部分１０ｃを設けた入力側の内歯車４のバックラッシュは、出力側の内歯車５のバックラッシュよりもやや大きくされ、押しネジ１１により圧縮手段１０Ａをテーパー部分１０ｃと軸方向に嵌り合わさせるようになっている。なお、他方の内歯車５の外径側に圧縮手段１０Ａを同じように配して、一方の内歯車４の位置を固定の基準位置として、その外径側に形成された嵌合部１０ｃに軸方向に嵌まり合うことでその内歯車５を外周から圧縮調整するようにしても良い。
【００２７】
本実施の形態を実際に使用する場合は、先ず、バックラッシュが他方の内歯車５より僅かに大きく作られている一方の内歯車４について、押しネジ１１でテーパー状のリングである圧縮手段１０Ａを軸方向に押し込むことにより、外周から圧縮して、バックラッシュが出力側の内歯車５と同程度になるように噛み合い部分１９の隙間を調整する。この方法では、一方（入力側）の内歯車４を外周から圧縮して、他方（出力側）の内歯車５の位置を固定の基準位置に合わせるようにして、噛み合い部分１９の隙間を調整するために、従来のようにギヤ（歯車）をずらして固定するという作業が無く、固定時にずれたり、固定後に何らかの衝撃でずれたりすることが無く、安定した精度が得られる。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、テーパー部分を持つリング１０Ａは、内径部分も外径部分も共に相手部品と密着する構造にできるので、内歯車４，５の剛性も高い。効率が良く剛性が高いので、内部摩擦力のために弾性変形が保持されて元に戻らないことによるバックラッシュも小さい特長がある。なお、偏心軸７は、その両側７ａ，７ｃで入力軸２に連結されていることからも、剛性が高く、安定した回転が可能になっている。
【００２９】
このように、一方の内歯車４と他方の内歯車５は、バックラッシュが同じになるように圧縮手段１０Ａにより調整してから、外歯車の軸７の回転で予圧がかけられる。すなわち、外歯車６を支持する偏心軸７の回転させて回り止めネジ１４で固定して予圧を与えると、２個の内歯車４，５の予圧を同程度に揃えることができる。予圧の大きさは、外歯車６を支持する偏心軸７の回転トルクを設定することにより、容易に設定できる。
【００３０】
外歯車６の軸７が入力軸２に対して回転することで、外歯車６と内歯車５の軸間距離を変化させる方法で内歯車５の噛み合い歯面１９に予圧を与えている。予圧の大きさは、外歯車６の軸７に与える回転トルクで設定しており、予圧を設定した後、回り止めネジ１４で外歯車の軸７の入力軸２に対する回転を止める。このようにすると、上記偏心軸７は、第２の偏心軸７ｂにより外歯車６が２個の内歯車４，５の軸Ｘ１から一定の偏心した位置Ｘ２で回転する軌道を描くとともに（図９参照）、第３の偏心軸７ｃにより２個の内歯車４，５に対する外歯車６のバックラッシュを調整することができる。このバックラッシュ調整を説明する図３と図４を用いて説明すると、符号ａは入力軸２上の外歯車６の軸７の中心であり、符号ｂは第２の偏心軸７ｂの中心であり、符号ｃは第３の偏心軸７ｃの中心であるが、これらの偏心軸部分７ｂ，７ｃを有する偏心軸７の回転前が図３であり、偏心軸７の回転に噛み合い部分１９の隙間を調整した後の図が図４である。偏心した位置に移動して外歯車６により内歯車４，５に対するバックラッシュを無くす方向に調整することができる。
【００３１】
本実施の形態によれば、圧縮手段１０Ａと第２の偏心軸７ｂと第３の偏心軸７ｃとを有する偏心軸７により、２個の内歯車４，５と外歯車６の軸間距離調整してから２個の両内歯車４，５と外歯車６間のバックラッシュを調整したり、又、２個の両内歯車４，５と外歯車６間のバックラッシュを調整してから２個の内歯車４，５と外歯車６の軸間距離調整したりすることができる等種々の調整が可能になる。ここで、圧縮手段１０Ａによるバックラッシュ調整を第１のバックラッシュ調整とすると、偏心軸７のみによってもバックラッシュ調整をすることができる。これを第２のバックラッシュ調整とすると、偏心軸７は第２の偏心軸７ｂと第３の偏心軸７ｃとからなることから、これにより２個の内歯車４，５と外歯車６の軸間距離を調整することにより、バックラッシュ調整をすることができる。このため、圧縮手段１０Ａによるバックラッシュ調整を行ってから、上記２個の内歯車４，５と外歯車６の軸間距離を調整すると、外歯車６を２個の内歯車４，５に対する与圧付与手段とすることができる。また、例えば、外歯車の大きさが極端に小さなものとして製作した場合でも、上記第２の偏心軸７ｂと第３の偏心軸７ｃにより２個の内歯車４，５と外歯車６の軸間距離を調整しつつバックラッシュを調整することができる。なお、上記説明では、バックラッシュ調整は圧縮手段１０Ａにより（第１のバックラッシュ調整により）行うこととしたため、第２の偏心軸７ｂと第３の偏心軸７ｃとからなる偏心軸７は予圧調整として説明したにすぎず、上記偏心軸７によってもバックラッシュ調整が可能である。このように本実施の形態では、内歯車４，５を外周から圧縮しても外歯車６の軸７を偏心させてもバックラッシュが調整可能である。また、圧縮手段１０Ａにより２個の内歯車４，５と外歯車６の噛み合い部分１９の隙間を調整してから、これらの残りの噛み合い部分１９の隙間を上記外歯車６の軸７の偏心構造により調整することも、これとは逆に外歯車６の軸７の偏心構造により２個の内歯車４，５と外歯車６の噛み合い部分１９の隙間を調整してから、これらの残りの噛み合い部分１９の隙間を圧縮手段１０Ａにより調整することもできる。
【００３２】
次に、バックラッシュの原因について考察する。入力軸の変位が、全てそのまま出力軸の変位に変換されれば、減速機にバックラッシュは生じないが、バックラッシュ要因としては、（１）接触部分の隙間によるものと、（２）負荷による弾性変形に起因するものの２種類があり、出力軸の変位に偏差を与え、これがバックラッシュとなる。
【００３３】
装置に負荷がかかると、装置の構成部品は弾性変形し、これが出力軸（本実施の形態では他方の内歯車５）の変位に偏差を与え、負荷による弾性変形に起因するバックラッシュ要因となる。この弾性変形には、（２−１）負荷が無くなると元に戻る部分と、（２−２）装置の内部摩擦力により弾性変形が保持されて元に戻らない部分がある。
【００３４】
上記（２−１）の出力軸（本実施の形態では他方の内歯車５）が被駆動側から受ける負荷が無くなると元に戻るバックラッシュは、最終位置決めの負荷条件を検討したり、定性的なものはＮＣ装置のバックラッシュ補正などで対処したり、ケースバイケースで対応するが、上記（１）の接触部分の隙間によるものと、上記（２−２）の内部摩擦力のために弾性変形が保持されて元に戻らない事によるバックラッシュは、予測のつけがたい摩擦力に左右されるので、減速機の位置決め精度の不安定要因として最後まで残ることが多い。しかし、本実施の形態によれば、効率が良く剛性が高く、しかも、圧縮手段１０Ａのみならず上記偏心軸７によってもバックラッシュ調整可能で、上記（２−２）の内部摩擦力のために弾性変形が保持されて元に戻らないことによるバックラッシュも小さくできる特長がある。
【００３５】
次に与圧付与の調整について図５を用いて説明する。一般に、接触状態から徐々に力を加えていくと、弾性変形が増えるが、初期の微細な変形では、力と変形量が比例せず、僅かな力で大きな変形をすることが多い。そこで、初めから力が加えられた状態にして初期変形を事前に与えておくと、更に力が加えられても、その力による変形量は小さく抑える事ができ、この予め加えておく力のことを予圧と言う。
【００３６】
本実施の形態では、圧縮手段１０Ａによりバックラッシュが無くなってから、更に外歯車６の軸（支持軸）７を回転しようとすると、２つの内歯車４，５と外歯車６は互いに押し合い、互いの噛み合い歯面１９に圧縮応力が発生するが、本実施の形態の内公転型差動歯車減速機では次のように予圧を与えることができる。これを図４を用いて説明すると、図５のように予圧を与えた状態を想定すると、Ｆ３とＦ４はＦ１とＦ２の反力でもあるので、Ｆ１＋Ｆ２＝Ｆ３＋Ｆ４である。
【００３７】
外歯車の軸を回転するのに必要なトルクは、殆ど全てがＦ３とＦ４による摩擦力によることから、Ｆ３とＦ４部分の外歯車の軸の半径をＲ３、Ｒ４とし、この部分の摩擦係数をμとし、外歯車の軸を回転するのに必要なトルクをＴとすると、Ｔ＝μ（Ｆ３・Ｒ３＋Ｆ４・Ｒ４）となる。更にＲ３とＲ４はあまり差が無いものにすることとし、この値をＲとおくと、Ｔ＝μＲ（Ｆ３＋Ｆ４）となる。Ｆ１＋Ｆ２＝Ｆ３＋Ｆ４であるため、これはＴ＝μＲ（Ｆ１＋Ｆ２）となる。事前に決めておいた予圧で、Ｆ１＋Ｆ２がわかるので、適当なμ及びＲを与えると、Ｔが決定できまる。つまり、外歯車６の支持軸を回転するのに必要なトルクＴを設定することにより適正予圧を簡単に設定ができる。なお、外歯車６の支持軸を回転するのに必要なトルクＴを設定するに、トルクレンチなどを使用する。
【００３８】
（第１の実施の形態の応用例）
この応用例は、外形が円柱形のもので、上記外歯車６の軸７を、内部に空洞部分１８ａを有する偏心軸２０にした特徴を有する。これを図６、図７を用いて説明する。この偏心軸２０に形成されている空洞部分１８ａは、その軽量化のためと、この偏心軸２０に負荷がかかってもその負荷を吸収するために形成されている。そして、円柱状の外形において、左右両側と中央とはその径の大きさを相違させている。すなわち、偏心軸２０の図７中右側の部分２０ａが最も径が小さく、これよりも中央部分２０ｂの径が大きく、これよりも図７中の左側２０ｃの径が大きく形成され、図７中右側の径の小さな部分２０ａが入力軸２の中心ａからずれた位置が中心とされて、入力軸２に対して回転可能に取り付けられているが、上記と同じように回り止めネジ１４で所定位置で止められる（ロック状態になる）。この応用例においても、入力軸２に対して軸受を介して回転可能にしても、軸受を使用せずに上記第１の実施の形態のように取り付けられるものでも良い。したがって、径の小さな部分（図７右側）２０ａを第１の偏心軸とし、これよりも径の大きな中央部分２０ｂを第２の偏心軸としたり、又、中央部分２０ｂを第１の偏心軸とし、これよりも径の大きな左側２０ｃ部分を第２の偏心軸としたしする使用が可能である。
【００３９】
この応用例でも、その外形を径の小さな入力軸２の側（図７中右側）２０ａ部分とこれよりも径の大きな中央部分２０ｂとこれよりも径の大きな左側２０ｃ部分の三段構成にして、上記偏心軸２０の取り付けの安定化を図っているが、上記少なくとも２つの偏心軸を有するものであれば、左右の片側支持とすること可能であり、又、同じ径とすることもできる。なお、図６と図７中の符号ａが入力軸の中心であり、符号ｂが第２の偏心軸７ｂの中心であり、符号ｃは第３の偏心軸７ｃの中心であるが、これらの偏心軸部分７ｂ，７ｃを有する偏心軸７の回転前が図３であり、偏心軸７の回転に噛み合い部分１９の隙間を調整した後の図が図４である。
【００４０】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、図８に示すように、２個の内歯車４，５に各々圧縮手段１０Ａ、１０Ｂを各々有する。本実施の形態では、入力側の内歯車４のみならず、出力側の内歯車５にも外径側に設けられたテーパー状の嵌合部１０ｄに嵌まり合う圧縮手段１０Ｂを有する。圧縮手段１０Ｂがテーパー状の嵌合部１０ｄに軸方向に嵌まり合うことで、出力側の内歯車５のバックラッシュを調整する。
【００４１】
したがって、これら両圧縮手段１０Ａ、１０Ｂを各々有することから、これらにより歯数が異なる２個の内歯車４，５の位置関係、２個の内歯車４，５と外歯車６との各々の軸間距離の調整が可能である。すなわち、本実施の形態でも上記偏心軸７とを備えているが、この外歯車６の軸は偏心軸７としない、つまり単なる軸でもバックラッシュを無くすことができる。例えば、２個の内歯車４，５の両位置関係を互いに調整したり、この両位置関係を調整しながら外歯車６との噛み合い歯面１９の隙間調整ができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の請求項１と請求項２記載の内公転型差動歯車減速機によれば、対向して配され歯数が異なる２個の内歯車のうちの一方、又は両方の内歯車を圧縮手段によりバックラッシュを無くす方向に調整可能であるとともに、上記外歯車の軸を第１の偏心軸と第２の偏心軸とを有し回転可能とすることから、上記圧縮手段によりバックラッシュ調整してから、上記偏心軸により２個の内歯車に外歯車による与圧を付与することが可能になる。
【００４３】
本発明の請求項３記載の内公転型差動歯車減速機によれば、２個の内歯車のそれぞれの外径側に形成された嵌合部に軸方向に嵌まり合うことでそれぞれの内歯車を外周から圧縮してバックラッシュを調整することから、外歯車の軸を偏心軸としなくとも、入力軸となる内歯車と出力軸となる内歯車とが個別に微調整ができ、歯数が異なる２個の内歯車の位置関係、２個の内歯車と外歯車との各々の軸間距離の調整によりバックラッシュを無くすことが可能である。
【００４４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の内公転型差動歯車減速機をモータとともに示す断面図である。
【図２】上記第１の実施の形態の偏心軸を示す断面図である。
【図３】上記第１の実施の形態のバックラッシュを無くす方向に調整することを説明する図で、歯車部分の軸直角の断面図である。
【図４】上記第１の実施の形態のバックラッシュを無くす方向に調整することを説明する図で、歯車部分の軸直角の断面図である。
【図５】上記第１の実施の形態の与圧付与の調整を説明する断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の尾用例の内公転型差動歯車減速機をモータとともに示す断面図である。
【図７】上記第１の実施の形態の応用例の偏心軸を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の内公転型差動歯車減速機の断面図である。
【図９】従来の外歯車の軸による偏心状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 本体
２ 入力軸
３ 出力軸
４ 内歯車
５ 内歯車
６ 外歯車
７，２０ 外歯車の軸（偏心軸）
７ａ 第１の偏心軸、 ７ｂ 第２の偏心軸、７ｃ 第３の偏心軸、
８ 玉軸受
９ 軸受（転がり軸受）
１０Ａ、１０Ｂ 圧縮手段（テーパー状のリング）
１０ｃ、１０ｄ 嵌合部（テーパー部分）
１１ 押しネジ
１２ 玉軸受
１３ 軸受
１４ 回り止めネジ
１６ ダストシール
１９ 噛み合い歯面（２個の内歯車と１個の外歯車との噛み合い部分）
２０ａ 偏心軸の径の小さな部分、２０ｂ 偏心軸の中央部分（第１の偏心軸）、
２０ｃ 偏心軸の径の大きな部分（第２の偏心軸）、
ａ 入力軸の回転中心（入力軸上の外歯車の軸の中心）
ｂ 第２の偏心軸の回転中心
ｃ 第１と第３の偏心軸の回転中心
Ｆ１ 予圧を与えた事による出力軸側内歯車から外歯車への力
Ｆ２ 予圧を与えた事による固定側内歯車から外歯車への力
Ｆ３ Ｆ１とＦ２による外歯車の軸の出力軸側支持部分の反力
Ｆ４ Ｆ１とＦ２による外歯車の軸の固定側支持部分の反力
Claims (4)
- 対向して配され歯数が異なる２個の内歯車と、２個の内歯車と同時に噛み合う１個の外歯車と、駆動手段からの駆動力が入力される入力軸に取り付けられる外歯車の軸とを備え、２個の内歯車と外歯車の軸方向を同じにし、２個の内歯車の軸が同一軸線上にある内公転型差動歯車減速機において、上記２個の内歯車の一方の内歯車は、その外径側に形成された嵌合部に軸方向に圧縮手段が嵌まり合うことでその内歯車を外周から圧縮する構造とされ、上記外歯車の軸は、入力軸の中心からずれた位置が中心とされる第１の偏心軸と、この第１の偏心軸の中心からずられた位置が中心とされる第２の偏心軸を有し、入力軸に対して回転可能に取り付けられる構造とされていることを特徴とする内公転型差動歯車減速機。
- 対向して配され歯数が異なる２個の内歯車と、２個の内歯車と同時に噛み合う１個の外歯車と、駆動手段からの駆動力が入力される入力軸に取り付けられる外歯車の軸とを備え、２個の内歯車と外歯車の軸方向を同じにし、２個の内歯車の軸が同一軸線上にある内公転型差動歯車減速機において、上記２個の内歯車は、それぞれの外径側に形成された嵌合部に軸方向に圧縮手段が嵌まり合うことでそれぞれの内歯車を外周から圧縮する構造とされ、上記外歯車の軸は、入力軸の中心からずれた位置が中心とされる第１の偏心軸と、この第１の偏心軸の中心からずられた位置が中心とされる第２の偏心軸を有し、入力軸に対して回転可能に取り付けられる構造とされていることを特徴とする内公転型差動歯車減速機。
- 対向して配され歯数が異なる２個の内歯車と、２個の内歯車と同時に噛み合う１個の外歯車と、駆動手段からの駆動力が入力される入力軸に取り付けられる外歯車の軸とを備え、上記２個の内歯車と外歯車の軸方向を同じにし、２個の内歯車の軸が同一軸線上にある内公転型差動歯車減速機において、上記２個の内歯車の入力側の内歯車と出力側の内歯車は、それぞれの外径側に形成された嵌合部に軸方向に圧縮手段が嵌まり合うことでそれぞれの内歯車を外周から圧縮する構造とされていることを特徴とする内公転型差動歯車減速機。
- 前記外歯車の軸は、前記入力軸の中心からずれた位置が中心とされる第１の偏心軸と、この第１の偏心軸の中心からずられた位置が中心とされる第２の偏心軸を有し、入力軸に対して回転可能に取り付けられる構造とされていることを特徴とする請求項３記載の内公転型差動歯車減速機。
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